人工濕地在新疆寒冷地區(qū)的工藝選擇

段玉娜

摘 要：人工濕地是模擬自然濕地機理的人工生態(tài)系統(tǒng)，是利用人工構(gòu)建的濕地系統(tǒng)中的物理、化學和馴化的生物生化系統(tǒng)協(xié)同對污水進行綜合作用實現(xiàn)對污水的凈化。它根據(jù)濕地基質(zhì)、植物和微生物相互關(guān)聯(lián)，物理、化學、生物學過程協(xié)同作用來處理污水。

關(guān)鍵詞：人工濕地;工藝選擇

人工濕地可按污水在濕地床中流動的方式不同而分為三種類型：表面流人工濕地、水平潛流人工濕地、垂直潛流人工濕地。為了處理不同類型的污水，強化對污水的處理效果，研究者們不斷更新人工濕地技術(shù)，開發(fā)了垂直流-水平流、水平流-垂直流、垂直流-水平流-垂直流、復合垂直流等形式的組合人工濕地。此外，為了對大型水面進行水質(zhì)改善，工程人員還開發(fā)了植物濾床技術(shù)，人工濕地浮島技術(shù)等先進技術(shù)。

1 表面流人工濕地

表面流人工濕地系統(tǒng)也稱水面濕地系統(tǒng)。表面流濕地系統(tǒng)中，污水在濕地的表面流動，水位較淺，多在0.1-0.6m，它與自然濕地最為接近，污水中的絕大部分有機物的去除是由長在植物水下莖稈上的生物膜來完成，這種濕地不能充分利用填料及豐富的植物根系，易滋生蚊蠅。在冬季或北方地區(qū)則易發(fā)生表面結(jié)冰及系統(tǒng)的處理效果受溫差變化影響較大的等現(xiàn)象，但這種濕地系統(tǒng)具有投資低和運行簡便的優(yōu)點。

2 潛流型人工濕地

潛流型濕地系統(tǒng)中，污水在濕地床的內(nèi)部流動，因而一方面可以充分利用填料表面生長的生物膜、豐富的植物根系及表層土和填料截流等作用，以提高其處理效果和處理能力;另一方面則由于水流在地表以下流動，不容易產(chǎn)生臭味或蚊子問題，而且它們可以處理較高負荷污染物負荷。但是如果有機負荷太大，它們往往會堵塞，因而常常采用多個進口，盡可能均勻地分散懸浮固體，同時前面通常有一個沉淀單元，以除去懸浮固體避免堵塞問題。但這種濕地系統(tǒng)的投資要比地表面流系統(tǒng)高些，一般為表面流濕地建造費用的4-8倍，主要是填料費用高。

潛流濕地—原水自頂部進入潛流濕地，均勻的流過濕地內(nèi)部的生態(tài)填料后，自底部排出潛流濕地;在這個過程中通過頂部種植的挺水植物、植物根部和生態(tài)填料表面附著的微生物的共同作用，實現(xiàn)了水質(zhì)凈化的目的。

在潛流濕地上半部，由于有大氣復氧和植物根系傳氧作用的存在，微生物以好氧形式為主降解水中的污染物：硝化菌在好氧條件下，將污水中的氨態(tài)氮氧化為亞硝酸態(tài)氮或硝酸態(tài)氮，好氧異養(yǎng)型微生物在好氧狀態(tài)下，降解污水中的絕大部分有機物。在潛流濕地下半部，隨著溶解氧含量的降低，生化作用逐漸以缺氧和厭氧為主，在這個過程中能使部分硝態(tài)氮還原為氮氣得到去除。

潛流系統(tǒng)又可設(shè)計成為水平流或垂直流。水平流系統(tǒng)包括一個種有植物的黏土或碎石床，黏土床還常常添加鈣和鋁補充物來改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤沉淀磷酸鹽的能力。廢水在該系統(tǒng)中水平的流過植物根系。該系統(tǒng)能有效降低生化耗氧量，減少懸浮固體。

在垂直流系統(tǒng)中，人們能夠以間歇的劑量將廢水施用于床表面，廢水垂直滲過多為砂礫的基質(zhì)，達到較好的處理效果。而交替的潮濕期和干燥期則可以提高基質(zhì)的固磷作用。

由上表可知：

1）表面流濕地相對于潛流濕地其負荷低、占地面積大、建設(shè)費用低，適用于河灘濕地、湖濱帶濕地等類型的項目，處理污染物濃度較低的水。

2）潛流濕地具有負荷高、處理效果好、占地面積較小等特點，適用于污水處理廠尾水提標、村鎮(zhèn)污水處理等項目，處理污染物濃度較高的水。

3）每種類型的人工濕地各具特色，在工程設(shè)計中根據(jù)實際情況選擇兩種或幾種工藝組合，充分利用各自優(yōu)點實現(xiàn)工程效益最優(yōu)。

由于新疆冬季較冷，采用表面流濕地、垂直潛流濕地冬季會發(fā)生結(jié)冰問題。故綜合考慮采用水平潛流濕地+表面流濕地，在冬季污水處理廠出水只經(jīng)過水平潛流濕地后進入生態(tài)蓄水池，在夏季污水處理廠出水經(jīng)過水平潛流濕地后再進入表面流濕地進一步處理后進入生態(tài)蓄水池回用于園區(qū)綠化、道路澆灑及河湖景觀補水。